Předmět: Strojírenská technologie
Ročník:
Vytvořil:
Datum:
čtvrtý
V. Večeřová
25.6.2012
Název zpracovaného celku:
Technologický postup žíhání na měkko
Technologický postup žíhání na měkko Zadání: Navrhněte technologický postup žíhání na měkko Zadané hodnoty: Rozměry čepu: Ø 50 – 120 Materiál čepu: 11 500 Výrobní dávka: 160 ks Pec: elektrická komorová, ložná plocha 2x1m, nosnost 500kg/m2 Obsah zprávy: 1. Zadání 2. Teoretický rozbor 3. Chemické složení materiálu 4. Návrh koeficientu k1 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv chemického složení materiálu) 5. Základní mechanické, fyzikální a technologické vlastnosti materiálu čepu 6. Výpočet hmotnosti polotovaru, vsázky, kontrola nosnosti pece 7. Návrh rozložení polotovarů v peci 8. Teploty žíhání na měkko a kalení 9. Charakteristický rozměr součásti 10. Návrh koeficientu k2 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv způsobu vytápění pece) 11. Návrh koeficientu k3 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv rozložení v peci) 12. Návrh koeficientu k4 pro přepočet teploty ŽM 13. Teoretické doby ohřevu součásti 14. Výpočet skutečné doby ohřevu a prohřátí v závislosti na typu pece, rozložení v peci a legování 15. Doba prohřátí pro žíhání na měkko 16. Doba chlazení 17. Otázky a doplňující informace 18. Použitá literatura a odkazy na zdroje informací
Ad 2. Teoretický rozbor Viz. Učivo STT 3. R Ad 3. Chemické složení materiálu Podrobně viz materiálový list oceli Materiál 11 500 Konstrukční ocel, určena ke tváření, nelegovaná . Je určena pro výrobu strojních součástí jako jsou čepy, kolíky, šrouby, matice, ozubená kola apod. Mez pevnosti Rm je 470 - 610 MPa, tvrdost HB max. 268. Třída odpadu 001. Ad 4. Návrh koeficientu k1 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv chemického složení materiálu) Hodnoty doby ohřevu a prohřátí uvedené v tabulce platí pro nelegované uhlíkové oceli. Legování zhoršuje prostupnost tepla a proto je potřeba pro ohřev a prohřátí polotovarů z legovaných ocelí dobu zvýšit o cca 25 – 40 % podle stupně legování. Pro ocel 11 500 k1 = 1 Ad 5. Základní mechanické, fyzikální a technologické vlastnosti materiálu čepu Viz. Materiálový list oceli Ad 6. Výpočet hmotnosti polotovaru, vsázky, kontrola nosnosti pece Hmotnost 1 m Ø 50….15,4 kg → Ø 50 – 120…….15,4x0,120 = 1,85 kg Hmotnost celé vsázky ….160 x 1,85 = 296 kg Kontrola nosnosti pece: plocha pece …..2x1 = 2 m2 nosnost pece ……2 x 500 = 1000 kg ˃˃ 296 kg Ad 7. Návrh rozložení polotovarů v peci Viz tabulka k bodu 12. Polotovary budou umístěné těsně vedle sebe Celá vsázka bude ohřívaná najednou Pozn. Rozložení rozkresli na mm papír Ad 8. Teploty žíhání na měkko a kalení Viz materiálový list, příp. Strojnické tabulky Teplota pro žíhání na měkko : 680 – 720 °C → 700 ± 10 °C Teplota pro kalení : 850 - 870 °C → 860 ± 10 °C . Ad 9. Charakteristický rozměr součásti Prostupnost tepla součásti je závislá nejen na velikosti, ale i na tvaru součásti. Více uvedeno v tabulce.
Zadaný čep Ø 50 – 120 ► charakteristický rozměr a = 50 mm
Ad 10. Návrh koeficientu k2 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv způsobu vytápění pece) Nejlepší přenos tepla splňují pece plynové s přímým ohřevem. Jejich nevýhodou je, že spaliny, které kolují přímo kolem ohřívané vsázky, ovlivňují chemické složení materiálu a zvyšují podíl propalu. Menší účinnost mají pece plynové, jejichž spaliny jsou vedeny v trubkách a ohřívají sáláním. U těchto pecí se mírně prodlužuje doba potřebná pro ohřev a prohřátí materiálu (o cca 10%). Nejčistší ohřev zajišťují pece s ohřevem elektrickým, u nichž musíme počítat s prodloužením doby ohřevu a prohřátí a o cca 15 – 25%. Volba koeficientu pro zadaný příklad k2 = 1,2
Ad 11. Návrh koeficientu k3 pro navýšení doby ohřevu a prohřátí (vliv rozložení v peci) Na prostupnost tepla v peci má vliv i rozložení polotovarů v peci, případně i počet vrstev, do kterých bude vsázka poskládaná. Příliš dlouhá doba ohřevu bude ovlivňovat množství okují.
Navrhli jsme rozložení polotovarů těsně vedle sebe (viz. bod 7) →koeficient pro zadaný příklad k3 = 2 Ad 12. Návrh koeficientu k4 pro přepočet teploty ŽM k4 =
ž
=
= 0,81
Ad 13. Teoretické doby ohřevu součásti
Odečtené hodnoty: Charakteristický rozměr a = 50 mm : Ohřev na kalící teplotu v komorové peci:
teoretická doba ohřevu ttok = 40´
Ad 14. Výpočet skutečné doby ohřevu v závislosti na typu pece, rozložení v peci a legování tsož = ttok . k1 . k2 . k3 . k4= 40. 1 . 1,2 . 2. 0.81 = 77,76 ´ Pozn. Hodnotu zaokrouhlíme na celé číslo. Ad 15. Doba prohřátí pro žíhání na měkko Doba prohřívání je závislá na složení oceli. Ocel 11 500 obsahuje cca 0,38%C a řadí se k podeutektoidním ocelím. Během žíhání dochází k přeměně lamelárního perlitu na globulární, který zlepšuje obrobitelnost materiálu. Pro tuto změnu materiál potřebuje čas řádově v hodinách. Pro náš příklad použijeme dobu prohřátí 2 hod. Ad 16. Doba chlazení Chlazení probíhá dvoufázově. V první fázi se snižuje teplota na cca 600 °C v peci rychlostí cca 20°C za hodinu. Dochlazení pak probíhá na vzduchu rychlostí cca 250 °C/ hod. V našem případě ochlazení ze 700 °C na 600 °C bude probíhat cca 5 hodin v peci, následné chlazení pak cca 2 hod 20 min. Pozn. Zakresli teplotně – časový diagram žíhání na měkko na mm papír Ad 17. Otázky a doplňující informace 1. 2. 3. 4. 5.
Co je to charakteristický rozměr a co ovlivňuje? Vysvětli jednotlivé koeficienty, které ovlivňují délku ohřevu, prohřátí a chlazení V odborné literatuře nebo na internetu vyhledej materiálové listy jiných ocelí Na internetu vyhledej alternativy navržené pece a zjisti její parametry
Vysvětli rozdíl mezi lamelárním a globulárním perlitem 6. Vysvětli pojmy „žíhání bez překrystalizace“ a „žíhání s překrystalizací“ Ad 18. Použitá literatura a odkazy na zdroje informací a obrázků Materiálový list oceli 11 500 LEINVEBER, Jan – VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. 4. doplněné vyd. Praha: ALBRA, 2008. 914 s.ISBN 978-80-7361-051-7 MACEK, Karel – ZUNA, Petr – BARTOŠ, Jiří – MODRÁČEK, Oldřich. Nauka o materiálu II. 1. vyd. Praha: SNTL, 1986. 208 s. Odborné texty SPŠ
